Validación del inventarió emisiónes de co mediante modelación inversa en la ciudad de quito-ecuador

Abstract

Un inventario de emisiones atmosféricas es clave para la adecuada toma de decisiones y el manejo ambiental de una ciudad en cuanto al componente aire se refiere, así que validarlo es fundamental. La relevancia principal de la validación del inventario de emisiones de la ciudad de Quito radica en que tanto el Modelo de Predicción de Calidad del Aire que se está desarrollando en la Corporación para el mejoramiento del aire de Quito (CORP AIRE), como los Programas del Plan de Manejo de Calidad del Aire de Quito toman como escenario base las emisiones del año 2003; sin embargo, dichas emisiones no se conocen con exactitud. En esta tesis se validó el inventario de emisiones de monóxido de carbono (CO) mediante modelación inversa, siendo la primera revisión de este tipo de los datos proporcionados por el inventario de Quito. En primer lugar se aplicó el modelo computacional de meteorología CALMET a un sector de 37 x 37 km2 de la ciudad de Quito, dentro del distrito metropolitano de Quito. Se realizó la simulación del campo de vientos para el año 2006, para lo cual se efectuó un análisis de la información de los archivos de entrada para verificar la consistencia de los datos y descartar discontinuidades a lo largo del tiempo. Con esto se obtuvieron además de los campos de viento tridimensionales, parámetros como altura de mezclado y clase de estabilidad atmosférica. Posteriormente se aplicó el modelo de dispersión de contaminantes CALPUFF, ingresándose las emisiones de monóxido de carbono aplicando el perfil de actividad de fuentes móviles, que es la fuente principal de emisión de este contaminante. Finalmente, con los resultados de la modelación de dispersión y las observaciones del monitoreo ambiental de CO en la ciudad de Quito se aplicó la metodología de modelación inversa, aplicando el filtro de Kalman para estimar las Xlll emisiones óptimas en el período de análisis. Además se realizó una simulación de los parámetros del error en las matrices de varianza-covarianza que se usan en el filtro de Kalman, mediante la aplicación de un método Monte Cario, y con los resultados de este procedimiento se corrigió el inventario de emisiones de la ciudad. El análisis de resultados indica con claridad que CALPUFF subestima las concentraciones de CO para la totalidad de las estaciones de la red de monitoreo de Quito, cuando se emplea el inventario base estimado para el año 2005. Se verifica que el filtro de Kalman es una herramienta efectiva para corregir inventarios de emisiones atmosféricas. De la aplicación de la modelación inversa se concluye que las emisiones de CO del inventario de Quito 2005 están subestimadas. Así, una primera aproximación de las emisiones de CO en toneladas para cada día del año y para las cinco regiones en que se dividió la ciudad, indican en promedio anual que en la región A se deben incrementar las emisiones base ('a priori') por un factor de 2.4 veces, en la región B por 1.4, en la región C por 4.1, en la región D por 1.5 y, en la región E por 3.6. Con respecto a la metodología aplicada, en la región D fue donde se obtuvo mejores resultados tanto en la modelación de la dispersión como en el desarrollo del filtro de Kalman. Las emisiones totales anuales de CO en Quito de acuerdo al inventario base son 72,057 t/año, y se incrementan a 222,062 t/año en el inventario corregido